在视频直播系统中QoS与拥塞控制的应用研究

发布时间：2017-08-20 01:25

  本文关键词：在视频直播系统中QoS与拥塞控制的应用研究

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【摘要】：随着Internet及多媒体技术的不断发展,实时流媒体业务已成为互联网中的一大热点,如今互联网已经渗入到人们生活的各个方面,而流媒体业务作为互联网的主要应用之一,对其研究的重要性已经不言而喻。流媒体业务主要包括:电视节目,视频监控,影视娱乐,赛事直播,音乐会等,这些业务已经成为日常生活中必不可少的一部分,因此对流媒体技术的研究在一定程度上可以推进社会的进步,丰富人们的日常生活,促进新兴产业的发展。视频作为流媒体业务的主要表现形式,它对促进流媒体业务的发展有着极其重要的作用,因此对视频技术的研究能够为社会带来一定的效益。视频直播在视频业务中扮演着极其重要的角色,它也是阻碍流媒体技术发展的主要技术瓶颈之一。在这种研究背景下,本文根据视频直播业务中存在的一些问题(视频卡顿,传输延迟过高,数据丢失),从系统内部出发,着重研究如何通过QoS(本文中所涉及的QoS都是指流媒体的QoS)技术及拥塞控制技术来改善视频直播业务中存在的一些问题。本文简要介绍了目前在实时视频传输中普遍使用的视频编码标准H.264及用于传输视频流(H.264)的实时传输协议RTP/RTCP。在此基础之上,进一步分析了QoS技术的解决方案,目前QoS解决方案主要有两种研究方向,一种是基于网络的QoS控制方法,一种是基于终端的QoS控制方法,文中通过对两种控制方法的研究与对比得出:基于终端的QoS控制方法比基于网络的QoS控制方法更加经济,适用,可靠。基于终端的QoS控制方法又分为速率控制和差错控制两种,由于差错控制不适合于对实时性要求很高的流媒体传输,而且流媒体传输对TCP的友好性要求很高,故本文从基于发送端的速率控制机制出发着重研究了目前最为广泛与成熟的TCP友好速率控制机制(TFRC),并在原TFRC拥塞控制机制的基础上提出了一种TFRC的改进方案。改进方案从慢启动阶段,平滑发送速率,延迟抖动策略三方面进行了改进,为了验证改进方案的科学性及有效性,需要在NS2网络模拟器上进行仿真实验,并通过实验数据和仿真分析得出结论:当网络拥塞时,TFRC改进方案在保持TCP友好性,增加数据吞吐率,降低数据传输延迟等方面都有所改善,从而为流媒体QoS提供了有效的保障。除此之外,本文还着重设计了视频直播系统,系统设计大体分为四个部分:数据采集与编码,TFRC拥塞控制,传输设计,视频的解码与播放。其中视频数据采用于电脑桌面,数据编码格式为H.264,TFRC通过添加协议的方式移植到系统中,传输协议选择RTP/RTCP,视频的解码与播放在VLC播放器中进行。最后通过将改进的系统(移植了改进的TFRC)与原系统进行播放对比,验证了改进的系统相比原系统在视频直播画面的流畅性,数据丢失等方面有所改善,从而进一步证明了改进算法科学性和有效性。通过仿真实验和测试,验证了TFRC改进方案的科学性及有效性。此项研究对于实时视频传输领域的发展有着积极的作用,它有效地改善了当网络出现拥塞时视频直播中存在的延迟过大,丢包过多,TCP友好性下降等问题。本文为流媒体业务在传输过程中出现网络拥塞时如何保障流媒体QoS的研究提供了方向。
【关键词】：流媒体QoS 拥塞控制 TCP友好 TFRC RTP/RTCP
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 基于网络的QoS研究11-12
• 1.2.2 基于终端的QoS研究12-13
• 1.2.3 TFRC拥塞控制研究现状13
• 1.3 研究内容与成果13-14
• 1.4 论文的组织结构14
• 1.5 本章小结14-15
• 第2章 视频直播系统相关技术15-33
• 2.1 传输协议与H.264标准15-21
• 2.1.1 RTP/RTCP协议15-19
• 2.1.2 H.264编码标准19-21
• 2.2 QoS解决方案21-28
• 2.2.1 QoS技术21-24
• 2.2.2 基于终端的QoS控制方法24-27
• 2.2.3 基于网络的QoS控制方法27-28
• 2.3 拥塞控制28-30
• 2.3.1 拥塞的定义28-30
• 2.3.2 拥塞控制的评价标准30
• 2.4 TCP友好的速率控制机制30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 系统总体设计33-41
• 3.1 系统总体架构33
• 3.2 系统设计原则33-35
• 3.3 系统实现方法35-40
• 3.3.1 数据采集与编码35
• 3.3.2 TFRC拥塞控制35-39
• 3.3.3 传输设计39
• 3.3.4 视频解码与播放39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 系统详细设计41-51
• 4.1 数据采集与编码41-44
• 4.2 TFRC改进方案44-48
• 4.2.1 慢启动阶段的改进45
• 4.2.2 平滑发送速率的改进45-47
• 4.2.3 基于延迟抖动的控制策略47-48
• 4.3 传输设计48-49
• 4.4 视频解码与播放49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 仿真与测试51-57
• 5.1 算法仿真51-55
• 5.1.1 NS2介绍51
• 5.1.2 仿真分析51-55
• 5.2 测试分析55-56
• 5.3 本章小结56-57
• 总结与展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-62
• 攻读学位期间取得学术成果62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李彤;;IP网络实施QoS的策略分析[J];邮电设计技术;2006年06期

2 王丕光,李小平,沙金;流媒体传输中的QoS研究及其实现[J];微机发展;2005年07期

3 白成林;QoS研究的理论框架以及研究现状(2)[J];计算机工程与应用;2003年09期

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本文编号：703971